实验：用双缝干涉测量光的波长 说课稿 教案 教学设计

实验：用双缝干涉测定光波波长

【教学目标】

（一）知识与技能

1．掌握明条纹（或暗条纹）间距的计算公式及推导过程。

2．观察双缝干涉图样，掌握实验方法。

（二）过程与方法

培养学生的动手能力和分析处理“故障”的能力。

（三）情感、态度与价值观

体会用宏观量测量微观量的方法，对学生进行物理方法的教育。

【教学重点】

双缝干涉测量光的波长的实验原理及实验操作。

【教学难点】

x ∆、L 、d 、λ的准确测量。

【教学方法】

复习提问，理论推导，实验探究

【教学用具】

双缝干涉仪、光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺

【教学过程】

（一）引入新课

在双缝干涉现象中，当屏上某点到两个狭缝的路程差Δ=2n ·

2λ，n =0、1、2…时，出现明纹；当Δ=（2n +1） 2

λ，n =0、1、2…时，出现暗纹。那么条纹间距与波长之间有没有关系呢？下面我们就通过实验来推导一下。

一、实验目的

1.了解光波产生稳定的干涉现象的条件

2.观察白光及单色光的双缝干涉图样

3.学会测波长的一种方法

二、实验原理

1.光通过双缝干涉仪上的单缝和双缝后，得到振动情况完全相同的光，它们在双缝后面的空间互相叠加会发生干涉现象。如果用单色光照射，在屏上会得到明暗相间的条纹；如果用白光射，可在屏上观察到彩色条纹。

2.本实验要测单色光的波长，单色光通过双缝干涉后产生明暗相同的等间距直条纹，条纹的间距与相干光源的波长有关。设双缝宽d ，双缝到屏的距离为L ，相干光源的波长

为λ，则产生干涉图样中相邻两条亮（或暗）条纹之间的距离△x，由此得；λ=L△x /d，因此只要测得d,L,△x即可测得波长。相干光源的产生用“一分为二”的方法,用单缝取单色光，再通过双缝，单色光由滤光片获得。△x的测量可用测量头完成，测量头由目镜，划板，手轮等构成，通过测量头可清晰看到干涉条纹，分划板上中间有刻线，以此为标准，并根据手轮的读数可求得△x，由于△x较小，可测出几条亮（或暗）条纹的间距a，则相邻两条闻之间的距离△x=a/n

三、实验器材

双缝干涉试验仪，光具座（连附件），

四、实验探究与过程

1.把长约1m，直径10cm的遮光筒水平放在光具座上，筒的一端装有毛玻璃（当光屏用），把另一端的双缝先取下。

2.接通电源，打开光源，调节光源的高度，使它发出的一束光能够沿着遮光筒八光屏照亮后，固定光源。

3.把双缝装到遮光筒的另一端，再在双缝与光源之间放单缝，使单缝与双缝之间的距离为10cm，并让单缝与双缝平行，而且使他们的中心位于遮光筒的轴线上。

4.调节单缝与双缝之间的距离，使屏上成清晰的彩色干涉图样。

5.再在光源和单缝之间装上滤光片，在屏上就能出现条纹间距相等的明暗相同的单色条纹。

6.改变滤光片颜色，在屏上能出现：条纹间距相等的明暗相同的单色条纹但与步骤5中的间距不同。

7.用刻度尺测出双缝到光屏的距离L.

8.转动测量头手轮，使分划板中心刻线与干涉条纹中某一条亮（或暗）条纹平行，并对齐该条的中心。记下此时手轮上的读数x1。

9.再转动手轮，使分划板中心刻线平移几个亮（或暗）条纹的距离后，记下此时手轮上的读数x2。

10.把上述数据代入公式λ=L△x /d，即可算出单色光的波长。

11.换用其他颜色的滤光片重复步骤8、9、10，即可算出不同单色光的波长。

12.断开电键，整理仪器。

六、得到实验结论

λ=L△x /d

七、典例分析：

[典例1]在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图)：

(1)下列说法哪一个是错误的____________。(填选项前的字母)

A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝

B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮

纹间距Δx＝

a (n－1)

(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图，其示数为________mm。

[解析](1)在“用双缝干涉测光的波长”实验中，首先应取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束直接沿遮光筒轴线把屏照亮，故选项A错误；根据实验操作原理，可知选项B、C正确。

(2)示数为1.5 mm＋47.0×0.01 mm＝1.970 mm。

[答案](1)A(2)1.970

[典例2]在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图所示，并选用缝间距d＝0.20 mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L＝700 mm。然后，接通电源使光源正常工作。

(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图甲(a)所示，图甲(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图甲(b)中游标尺上的读数x1＝1.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，此时图乙(b)中游标尺上的读数x2＝____ mm。

(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx＝________ mm；这种色光的波长λ＝__________ mm。

[解析](1)由题图乙(b)可知x2＝15.02 mm；

(2)由题图甲、乙可知，两位置之间的亮条纹数为6，

所以条纹间距Δx＝|x2－x1|

6＝2.31 mm；

又因Δx＝L

dλ，所以λ＝

dΔx

L＝6.6×10

－4 mm。

[答案](1)15.02(2)2.31 6.6×10－4